卡圈装配设备的制作方法

1.本发明属于自动化设备技术领域，具体涉及一种适用于金属卡圈的装配设备。


背景技术：

2.传统金属卡圈的装配过程，多采用手动工具装配，例如采用卡圈装配钳，向材质较软、易变形的防尘罩等工件的沟槽中进行装配，有时也会采用人工手动装配。而采用设备装配时，需要采用锥套等工装进行辅助装配。
3.如公告号cn201856077u、专利名称为卡圈装配用工装的实用新型专利公开了一种卡圈辅助装配工装，其中公开了“装配卡圈时，装配工人首先需要将卡圈导向装置放置到装有防尘罩的球头销组件上，当卡圈导向装置放置完成后，高度调节螺钉的底部会压在球头销组件中的球杆顶部”。可见其本质上还是手动上料和手动装配的装配方式，无法实现自动化装配。同时，由于其在装配过程中需要利用高度调节螺钉抵住工件的球杆顶部进行定位后才能保证装配位置，因此，该方法无法实现对内部中空工件的卡圈装配，同时，在工件的球杆有制造公差情况下会对卡圈的装配造成严重影响。


技术实现要素：

4.有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种卡圈装配设备，其能够实现卡圈的自动装配，包括卡圈的自动夹持和释放。
5.为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：一种卡圈装配设备，用于将卡圈装配至待装配工件的沟槽中，所述卡圈装配设备包括芯轴组件、推动组件、用于驱动所述芯轴组件沿竖直方向移动的第一驱动装置；所述芯轴组件包括轴本体以及转动设置在所述轴本体上的多个转动杆，多个所述转动杆沿所述轴本体的轴心线对称设置在所述轴本体的周向上；所述转动杆包括位于同一竖直平面内的第一夹部和第二夹部，所述第一夹部和第二夹部的一端相互连接并通过转动轴转动设置在所述轴本体上，所述第一夹部和第二夹部之间呈夹角设置，且开口朝向所述轴本体的外侧；所述芯轴组件具有夹持状态和释放状态，所述夹持状态下所述卡圈套设在多个所述转动杆的外周，多个所述第二夹部下端形成的圆的直径大于所述卡圈在自然状态下的内径；所述释放状态下所述第二夹部下端与所述待装配工件的顶部接触并使所述沟槽裸露以用于将所述卡圈释放至所述沟槽中；所述推动组件用于驱动所述芯轴组件处于夹持状态或释放状态或在两种状态之间进行转变，并用于在所述释放状态下将所述卡圈由所述转动杆推送至所述沟槽中。即推动组件用于控制转动杆的转动进而控制多个第二夹部下端之间的距离，并用于将卡圈由转动杆推送至待装配工件上。上述的自然状态为卡圈不受任何外力下的状态。
6.优选地，转动杆远离轴本体的一侧表面为弧形设置，以更好地与推动机构相配合，避免卡顿，更好地夹持和释放卡圈。所述第一夹部和第二夹部之间的夹角为110~145
°
。在一些实施例中，优选为140
°
。
7.根据本发明的一些优选实施方面，所述转动轴设置在所述轴本体的内部，且所述转动轴的延伸方向平行于所述轴本体横截面的切线方向；多个所述转动轴位于同一水平面上。
8.根据本发明的一些优选实施方面，所述轴本体的周向上开设有安装槽，所述安装槽的延伸方向平行于所述轴本体的长度方向，所述转动轴位于所述安装槽内。转动轴平行于切线方向，且将转动轴设置在轴本体的内部，结构紧凑，能够在轴本体上对称地设置更多的转动杆，夹取卡圈时受力均匀，能够更好的与推动组件配合实现转动杆的转动。
9.根据本发明的一些优选实施方面，所述第二夹部包括设置在其下端部的夹头，所述夹头的宽度大于所述第二夹部剩余部分以及第一夹部的宽度；所述第二夹部的重量大于所述第一夹部的重量。在一些实施例中，也可优选第二夹部的整体长度长于第一夹部，进而保证第二夹部的重量大于所述第一夹部的重量，使得转动杆在只受重力的自然状态下，多个第二夹部之间能够自然闭合。
10.根据本发明的一些优选实施方面，所述夹头上开设有容纳槽，所述容纳槽用于在所述芯轴组件处于释放状态下容纳所述待装配工件的顶部。夹头用于在装配卡圈时包覆待装配工件对应沟槽上方的部分，以方便通过推动组件将卡圈由转动杆上推入至沟槽中。
11.根据本发明的一些优选实施方面，所述夹头的下端部设置有用于插入待装配工件沟槽中的插入部，在转动杆只受重力的自然状态下，插入部由上至下、由外向内倾斜设置。在释放状态下，部分的插入部插入至沟槽中，使得卡圈能够顺利地由转动杆进入沟槽中。
12.根据本发明的一些优选实施方面，相邻所述夹头相互靠近的侧面为斜面设置，在相邻所述夹头的斜面相互贴合时，多个所述夹头之间闭合形成圆筒；所述圆筒的直径小于所述卡圈在自然状态下的内径，以使得第二夹部闭合时能够穿过处于自然状态下的卡圈，之后多个第二夹部的下端相互远离、张开，以撑开卡圈，使得卡圈被夹持在多个第二夹部的外周上。
13.根据本发明的一些优选实施方面，所述卡圈装配设备包括用于放置所述待装配工件的支撑座，所述支撑座包括用于伸入所述待装配工件内的支撑件，所述支撑件用于在所述待装配工件的径向方向上对所述待装配工件进行支撑。
14.根据本发明的一些优选实施方面，所述推动组件包括安装板、用于带动所述安装板沿竖直方向移动的第二驱动装置以及设置在所述安装板上的推动机构，所述推动机构与所述转动杆对应设置；所述芯轴组件设置在多个所述推动机构的中心处。
15.根据本发明的一些优选实施方面，所述推动机构包括第一固定块、第二固定块、弹性件以及推板；所述第一固定块与所述安装板固定连接，所述第二固定块的顶部与第一固定块之间转动连接，所述第二固定块的底部与所述推板固定连接，所述推板由所述第二固定块的底部向所述轴本体的方向延伸；所述弹性件用于推动所述第二固定块向所述安装板转动、推动所述推板向所述轴本体靠近。推板的数量与转动杆的数量对应，在一些实施例中均优选为4个。
16.根据本发明的一些优选实施方面，所述推动机构包括连接块，所述连接块包括用于与所述第一固定块固定连接的第一部以及对应所述第二固定块的第二部，所述第一部对应所述第一固定块的一面为第一连接面，所述第二部对应所述第二固定块的一面为第二连接面，所述第一连接面与所述第二连接面之间的距离由上至下逐渐增加。在一些实施例中，
第一连接面为竖直平面设置，第二连接面为斜面，与弹性件配合使得推板能够在一定范围内浮动，避免推动机构动作时的卡顿。
17.优选地，第一固定块为l型，其水平部分固定在安装板上，竖直部分的顶端与第二固定块的顶端转动连接，推板固定在第二固定块的底端。弹性件推动第二固定块向靠近芯轴组件的一侧转动，使得推板与转动杆接触并通过推板在转动杆上的运动实现对转动杆转动的控制。同时，通过设置弹性件和具有斜面的连接块，使得推板与转动杆接触时具有缓冲空间，能够浮动，避免了刚性碰撞。推板靠近芯轴组件一端的下表面为平面，结合推板能够在一定的范围内浮动，使得推板能够更好的在转动杆上向下移动的同时推动卡圈。
18.根据本发明的一些优选实施方面，所述推板靠近轴本体的一端为圆弧形设置，多个所述推板的圆弧形端部位于同一圆周上，所述圆弧形端部对应的半径与所述轴本体的半径相同。在一些实施例中，推板端部的圆弧对应的圆与轴本体横截面对应的圆为同心圆，以使得推板能够更好地与转动杆相配合。
19.根据本发明的一些优选实施方面，所述卡圈装配设备包括第一固定板；所述芯轴组件对应设置在所述第一固定板的中心处，所述安装板设置在所述第一固定板的下方，所述第一驱动装置和第二驱动装置固定在所述第一固定板上；所述第一驱动装置包括第一驱动器，所述第一驱动器的输出端与所述轴本体的顶部连接；所述第二驱动装置包括第二驱动器，所述第二驱动器的输出端与所述安装板连接。第一驱动装置驱动芯轴组件在竖直方向上移动，第二驱动装置驱动推动组件移动，通过控制推板在转动杆上的不同位置，控制多个转动杆下端部之间的距离，进而实现卡圈的自动抓取或释放。
20.根据本发明的一些优选实施方面，所述第一固定板的下方设置有锥形板，所述锥形板的下表面上开设有滑槽，所述第一夹部上设置有弧形凸起，所述滑槽用于与所述弧形凸起配合以使所述转动杆处于所述释放状态。锥形板的下表面为锥形面，且锥形面上对应第一夹部开设有滑槽，滑槽可以用于容纳第一夹部的上端部，且上端部的弧形凸起使得在转动杆的上端滑动进滑槽中，可以控制转动杆的下端部自动闭合。
21.根据本发明的一些优选实施方面，包括导向装置，所述导向装置包括导向筒和贯穿所述导向筒设置的导向柱，所述导向筒的下端部固定在所述第一固定板上，所述导向筒的上端部固定有第二固定板，所述导向柱的下端与所述安装板连接，可用于对安装板的移动进行导向。
22.根据本发明的一些优选实施方面，所述第一固定板和安装板之间设置有第一限位装置，所述第一限位装置包括固定在所述第一固定板上的第一限位柱，所述第一限位柱与所述安装板配合用于限位；所述导向柱的上端设置有第二限位装置，所述第二限位装置包括设置在所述导向柱上端的限位板、设置在所述限位板上的第二限位柱，所述第二限位柱与所述第二固定板配合用于限位。双重限位，保证安装板的移动距离，实现精准装配。
23.与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的卡圈装配设备，通过设置具有夹角的转动杆以及匹配的推动组件，使得通过推动组件控制多个转动杆下端之间的距离，控制转动杆处于夹持状态或释放状态，进而实现卡圈的自动抓取和释放。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使
用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1和图2分别为本发明优选实施例中卡圈装配设备在不同视角下的立体结构示意图；图3为本发明优选实施例中卡圈装配设备的侧视结构示意图；图4为图3中a-a向的剖视结构示意图；图5为本发明优选实施例中芯轴组件的立体结构示意图；图6为本发明优选实施例中芯轴组件的侧视结构示意图；图7为图6中b-b向的剖视结构示意图；图8为本发明优选实施例中转动杆的主视结构示意图；图9为本发明优选实施例中转动杆的立体结构示意图；图10为本发明优选实施例中推动机构的立体结构示意图；图11为本发明优选实施例中推动机构的主视结构示意图；图12为本发明优选实施例中推动机构的分解结构示意图；图13为本发明优选实施例中推动机构的俯视结构示意图；图14为图13中c-c向的剖视结构示意图；图15为本发明优选实施例中连接块的立体结构示意图；图16为本发明优选实施例中芯轴组件的转动杆下端完全闭合形成圆筒时的纵向截面结构示意图；图17为本发明优选实施例中芯轴组件在释放状态下的纵截面结构示意图；附图中，卡圈装配设备-1，芯轴组件-2，轴本体-21，安装槽-212，转动杆-22，第一夹部-221，弧形凸起-2211，第二夹部-222，夹头-223，容纳槽-224，插入部-225，转动轴-226，夹头斜面-227，推动机构-3，第一固定块-31，第二固定块-32，弹性件-33，推板-34，连接块-35，连接孔-36，支撑孔-37，第一连接面-38，第二连接面-39，第一驱动器-41，第二驱动器-42，导向柱-51，导向筒-52，第一固定板-61，第二固定板-62，安装板-63，第一限位柱-71，第二限位柱-72，限位板-73，锥形板-9，滑槽-91，待装配工件-10，沟槽-101，支撑座-11，支撑件-111，连接柱-12，连接板-13。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
27.如图1至图17所示，本实施例中的卡圈装配设备1包括第一固定板61、导向装置、位于第一固定板61下方的安装板63、设置在第一固定板61中心处的芯轴组件2、用于驱动芯轴组件2移动的第一驱动装置、设置在安装板63上的推动机构3、用于驱动推动机构3移动的第二驱动装置以及用于支撑待装配工件的支撑座11，其中，安装板63、推动机构3以及第二驱
动装置组成推动组件。支撑座11上可以设置支撑件111以插入待装配工件10的内部并对待装配工件10进行径向的支撑，进一步防止在装配卡圈的过程中待装配工件发生形变，如图17所示。
28.以下首先详细描述芯轴组件2和推动机构3的结构：1）芯轴组件2如图5-图9所示，芯轴组件2包括轴本体21以及转动设置在轴本体21上的转动杆22，轴本体21上对称设置有四个转动杆22，多个转动杆22沿轴本体21的轴心线对称设置在轴本体21的周向上。
29.装配卡圈时，卡圈先被夹持在多个转动杆22的外周上，推动组件用于控制转动杆22的转动并可以将卡圈由转动杆22推送至待装配工件10上实现装配。转动杆22远离轴本体21的一侧表面为弧形设置，以更好地与推动机构3相配合，避免卡顿，更好地释放卡圈。
30.多个推动机构3沿芯轴组件2对称设置在安装板63上，第一驱动装置驱动芯轴组件2沿竖直方向移动，第二驱动装置驱动安装板63以及安装板63上的推动机构3移动，通过控制推动机构3在转动杆22上的不同位置，控制转动杆22下端之间的距离，进而实现卡圈的自动抓取或释放。
31.本实施例中的转动杆22包括位于同一竖直平面内的第一夹部221和第二夹部222，第二夹部222的下端具有夹头223。第一夹部221和第二夹部222之间呈夹角设置，本实施例中优选夹角为140
°
，且开口朝向轴本体21的外侧。第一夹部221和第二夹部222的连接处通过转动轴226转动设置在轴本体21上。推动机构3用于控制转动杆22的转动，进而控制第二夹部222下端之间的距离。
32.上述结构的芯轴组件2具有夹持状态和释放状态，夹持状态下卡圈套设在多个转动杆22的外周，多个第二夹部222的下端形成的圆的直径大于卡圈在自然状态下的内径，用于将卡圈撑开以夹持卡圈，释放状态下第二夹部222的下端与待装配工件10的顶部接触并使沟槽裸露以用于将卡圈推送至沟槽中；推动机构3用于驱动芯轴组件2处于夹持状态或释放状态或在两种状态之间进行转变，并用于在释放状态下将卡圈由转动杆22推送至待装配工件10上。
33.为了提高空间利用率，使得结构更加紧凑，本实施例中在轴本体21的周向上开设有安装槽212，安装槽212的延伸方向平行于轴本体21的长度方向，转动轴226位于安装槽212内，且转动轴226的延伸方向平行于轴本体21横截面的切线方向，多个转动轴226位于同一水平面上。转动轴226平行于切线方向能够在轴本体21上对称设置更多的转动杆22，夹取卡圈时受力更加均匀，能够更好地与推动机构3配合实现转动杆22的转动。
34.夹头223与待装配工件10上端的形状相匹配，夹头223的内侧开设有用于容纳待装配工件10上端的容纳槽224。多个转动杆22对称设置，使得多个第二夹部222的夹头223位于同一个圆的圆周上。夹头223的宽度大于第二夹部222剩余部分和第一夹部221的宽度，且第二夹部222与夹头223的整体长度长于第一夹部221，使得第二夹部222的重量大于第一夹部221的重量，使得在自然状态下，多个第二夹部222之间能够自然闭合。夹头223用于在装配卡圈时包覆待装配工件10对应沟槽上方的外侧，以方便通过推动机构3将卡圈由转动杆22推入对应的沟槽中。
35.本实施例中，夹头223的下端部设置有用于插入待装配工件10的沟槽内的插入部
225；在转动杆22只受重力的自然状态下，插入部225由上至下、由外向内倾斜设置。在释放状态下，部分的插入部225插入沟槽中，使得卡圈能够由转动杆22顺利进入沟槽中。
36.如图8和图9所示，相邻夹头223相互靠近的侧面为斜面设置，相邻的夹头斜面227相互贴合时，多个夹头223之间闭合形成圆筒，如图16所示。圆筒的直径小于卡圈在自然状态（不受外力）下的内径，以使得多个第二夹部222完全闭合时能够穿过卡圈，且在穿过卡圈所在平面的过程中，在推动机构3的作用下，多个第二夹部222下端之间相互远离、张开，以将卡圈夹持在第二夹部222的外周上，优选夹持在第二夹部222和第一夹部221之间的连接处。
37.2）推动机构3如图10至图15所示，推动机构3包括第一固定块31、第二固定块32、弹性件33、连接块35和推板34，第一固定块31与安装板63固定连接，推板34与第二固定块32固定连接，连接块35与第一固定块31固定连接，第一固定块31与第二固定块32之间转动连接，弹性件33用于推动推板34向轴本体21靠近。推板34的数量与转动杆22的数量对应，均为4个。
38.连接块35包括用于与第一固定块31固定连接的第一部以及对应第二固定块32的第二部，第一部对应第一固定块31的一面为第一连接面38，第二部对应第二固定块32的一面为第二连接面39，第一连接面38与第二连接面39之间的距离由上至下逐渐增加。第一连接面38为竖直平面，第二连接面39为斜面，斜面与第二固定块32之间设置有弹性件33，二者配合使得推板34在一定范围内浮动。如图11和图15所示，本实施例中第二部的厚度由上至下逐渐减薄以形成斜面设置的第二连接面39，且第二部上开设有支撑孔37，以支撑弹性件33。两个第二连接面39之间的第一连接面38上开设有连接孔36，连接孔36内设置有固定件以连接第一固定块31和连接块35。
39.本实施例中的第一固定块31为l型，其水平部分固定在安装板63上，竖直部分的顶端与第二固定块32的顶端转动连接，推板34固定在第二固定块32的底端。弹性件33推动第二固定块32向靠近芯轴组件2的一侧转动，使得推板34的端部与转动杆22接触并通过推板34在转动杆22上的运动实现对转动杆22转动的控制。同时，通过设置弹性件33，使得推板34与转动杆22接触时具有缓冲空间，避免了刚性碰撞，形成浮动的形式。推板34靠近芯轴组件2的一端下表面为平面，结合推板34能够在一定的范围内浮动，使得推板34能够更好地在转动杆22上向下移动的同时推动卡圈。
40.推板34由第二固定块32延伸至转动杆22处，推板34靠近轴本体21的一端为圆弧形设置，多个推板34的圆弧形端部位于同一圆周上，圆弧形端部对应的半径与轴本体21的半径相匹配。推板34端部圆弧形的设置能够更好地与转动杆22相配合以在转动杆22上移动。本实施例中，推板34圆弧形端部对应的圆与轴本体21横截面对应的圆为同心圆，使得多个推板34更好地带动多个转动杆22同步运动。
41.本实施例中的第一固定板61的下方设置有锥形板9，锥形板9的下表面与第一夹部221的顶部相匹配。锥形板9的下表面上开设有与转动杆22匹配的滑槽91，第一夹部221上设置有弧形凸起2211，滑槽91可以用于容纳第一夹部221的上端部，且上端部的弧形凸起2211使得在转动杆22的上端滑动进滑槽91中，可以控制转动杆22的下端部自动闭合。
42.如图1-图4所示，第一驱动装置和第二驱动装置均固定在第一固定板61上。本实施例中，第一固定板61上设置有连接柱12和连接板13，第一驱动装置固定在连接板13上。第一
驱动装置包括第一驱动器41，第一驱动器41的输出端与芯轴组件2的顶部连接。第二驱动装置包括第二驱动器42，第二驱动器42的输出端与安装板63连接。
43.导向装置包括导向筒52和贯穿设置在导向筒52内的导向柱51，导向筒52的下端部和上端部分别固定在第一固定板61和第二固定板62上，导向柱51的下端与安装板63连接。
44.第一固定板61和安装板63之间设置有第一限位装置，第一限位装置包括固定在第一固定板61上的第一限位柱71，第一限位柱71与安装板63配合用于对安装板63上升位置的限位，避免推动机构3与第一固定板61碰撞。导向柱51的上端连接有第二限位装置，第二限位装置包括设置在导向柱51的上端的限位板73、设置在限位板73上的第二限位柱72，第二限位柱72与第二固定板62配合用于对安装板63下降位置的限位。双重限位，保证安装板63的移动距离，实现精准装配。
45.以下简述本实施例中的卡圈装配设备1的工作过程：1）抓取卡圈在芯轴组件2的释放状态下，推板34位于转动杆22的转动轴226的位置，此时转动杆22不受外力作用，多个转动杆22的第二夹部222在只受重力的自然状态下闭合，形成能够穿过卡圈的圆筒，如图16所示。
46.首先，卡圈装配设备1整体移动至卡圈上方的合适位置，通过第一驱动器41驱动芯轴组件2向下伸出，转动杆22的第二夹部222形成圆筒穿过卡圈。推板34的位置保持不动，由于第一夹部221和第二夹部222夹角设置，轴本体21向下移动带动第一夹部221与推板34接触，推板34推动第一夹部221向靠近轴本体21的方向转动，相对的，第二夹部222向远离轴本体21的方向逐渐张开，进而逐渐撑开卡圈并将卡圈套设至多个转动杆22的外周，并将卡圈夹持在转动杆22的转动轴226处，实现卡圈的自动抓取和夹持，此时芯轴组件处于夹持状态。
47.推板34仍然保持不动，且由于第一夹部221和第二夹部222之间夹角设置，使得其上的卡圈能够被夹持而不会掉落。
48.2）释放卡圈并装配接着，卡圈装配设备1整体移动至待装配工件10上方的合适位置，第二驱动器42动作，推动安装板63向下移动，推动机构3中的推板34与第二夹部222接触，并推动第二夹部222向靠近轴本体21的一侧转动，多个第二夹部222下端之间的距离逐渐减小，并使得夹头223包裹待装配工件10沟槽的上方，如图17所示。同时在推板34的推动下，卡圈逐渐被推送至沟槽处，实现自动装配。此过程中，芯轴组件由夹持状态向释放状态转变。
49.3）复位第一驱动器41和第二驱动器42分别驱动芯轴组件2和推动机构3向上移动至初始位置。移动时，第一夹部221上端的弧形凸起2211接触锥形板9上的滑槽91并沿滑槽91向上移动，滑槽91推动第一夹部221向外转动，相对的，在此过程中，第二夹部222下端逐渐闭合，等待下一次抓取卡圈。此过程中，芯轴组件由释放状态向夹持状态转变。
50.现有技术中的装配工装无法实现卡圈的自动上下料，无法完成对内部中空工件的卡圈装配。本实施例中的金属卡圈装配设备尤其适用于开口形式或交叉开口的金属卡圈装配，特别是针对金属卡圈向橡胶材质圆柱或者防尘罩等沟槽结构上的装配。本实施例中的金属卡圈装配设备整体结构紧凑，装配效果稳定，控制简单，并且与设备集成度高，能够与
自动化设备集成，提高设备自动化程度，整套机构可实现自动取料到装配完成，装配动作过程中仅通过气缸驱动机械机构即可完成复杂的装配过程，整体制造成本低。
51.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。